El siguiente caso es una analogía que permite entender fácilmente la relación entre las magnitudes de la corriente continua.
Imaginemos que un grupo de niños es llevado a un instituto un día de matrícula. Los niños se sitúan en el extremo de un pasillo largo. La secretaría del instituto está situada en el extremo opuesto de dicho pasillo, que se encuentra lleno de estudiantes esperando que abra la oficina para matricularse. Los estudiantes ocupan todo el pasillo.
La finalidad de este experimento es hacer que los niños atraviesen el pasillo desde la entrada, donde se encuentran, hasta la oficina de secretaría situada en el otro extremo de dicho pasillo, y analizar los resultados.
Imaginemos que el pasillo es un cable eléctrico y que los estudiantes son los átomos de cobre que lo conforman. Digamos también que los niños son "cargas eléctricas".
Les pedimos entonces a los niños que vayan al otro extremo del pasillo, y, viendo que no se mueven, nos damos cuenta que para que lo hagan debemos motivarlos con un premio. Con lo cual, decidimos ofrecer 20 céntimos a cada niño que llegue al otro extremo del pasillo. Vemos entonces que uno o dos niños deciden empezar a atravesar el pasillo lentamente y sin ganas.Claro está -¿Sólo son 20 céntimos!
20 céntimos no causan mucha motivación en los niños y sólo unos pocos van. Los estudiantes ni se dan cuenta de que los niños pasan. Los niños entonces llegan al otro extremo del pasillo, reciben su dinero, salen del edificio por una puerta situada al fondo de la oficina, y por fuera del edificio dan la vuelta y entran nuevamente por la puerta principal, donde están los demás. Algunos deciden volver a hacer el recorrido y de este modo recibir 20 céntimos más. Como conclusión, observamos que un promedio de 2 niños por minuto atraviesan el pasillo.
Decidimos entonces darle a cada niño que llegue al otro extremo, una moneda de 50 céntimos y, como era de esperar, ahora son 5 o 6 los niños que deciden ir al otro extremo, y también vemos que lo hacen con más ganas, empujando a los estudiantes que se encuentran en su camino. ¡Los estudiantes empiezan a enfadarse! Una vez que llegaban al otro extremo, reciben su premio, salen por la puerta trasera y vuelven a entrar por la principal. En este caso 6 niños por minuto atraviesan el pasillo.
Probamos entonces con el incentivo de 1 euro. El resultado es que casi todos los niños deciden atravesar el pasillo, corriendo y chocando con los estudiantes que se enfadan mucho. El mal humor de los estudiantes crece y también se manifiesta entre ellos mismos, empiezan a discutir. Observamos entonces, que un promedio de 15 niños atraviesa el pasillo.
Como siguiente paso, decidimos ofrecer 5 euros. En este caso, todos los niños deciden ir, y lo hacen corriendo y, por tanto, molestan aún más a los estudiantes que, ahora, intentan cerrarles el paso. Tal es el caso, que el grado de exaltación y enfado de los estudiantes provoca que los mismos suden, liberando más calor al ambiente. La temperatura del pasillo entonces aumenta considerablemente. Además, como son muchos los niños se molestan entre sí al correr demasiado juntos uno del otro.
Como una observación general, nos damos cuenta que de seguir aumentando el premio que les ofrecemos, la situación llegará al tal punto que la furia de los estudiantes podrá causar violentas reacciones contra los niños y entre ellos mismos.
De igual modo, cuando motivamos cargas eléctricas a atravesar un cable lleno de átomos de cobre, ellas lo harán de acuerdo al premio o motivación que les ofrezcamos. Tal motivación es llamada voltaje (V) o tensión y se mide en voltios.
Cuando aplicamos poco voltaje en un circuito, son pocas las cargas que viajan a través del mismo causando poca irritación en los átomos de cobre del cable. Cuanto mayor es el voltaje o motivación, más son las cargas que viajan a través del mismo.
La cantidad de cargas que viaja a través del cable por segundo se llama intesidad (I) y se mide en amperios. Es como la cantidad de niños que viaja a través del pasillo cada segundo.
Mientras hacemos nuestro experimento, también podemos medir cuanto se resisten los estudiantes a que los niños pasen. Eso es lo que llamamos resistencia (R) que medimos en ohmios. De la misma manera, los átomos de cobre del cable se resisten a que pasen las cargas, ya que las mismas chocan con ellos irritándolos y haciéndolos vibrar. Tal vibración se siente como calor, de hecho, cuando por un cable circula mucha corriente el mismo se calienta. Si ofrecemos mucha motivación, como una bicibleta, los niños seguramente causarían la rotura de la fila de estudiantes en el pasillo.
Los niños no son tontos
¡Por supuesto que no! Además de saber la diferencia entre 20 céntimos y una bicicleta, también saben la clase de pasillo que tienen que atravesar. Si ven que el mismo esta lleno de serpientes, ratas o leones hambrientos, seguramente no van a atravesarlo. Del mismo modo ocurre cuando las cargas eléctricas ven que tienen que atravesar un material hecho de plástico o goma (malos conductores) y no lo hacen. Por eso son materiales aislantes. Si los niños ven estudiantes universitarios que no son tan peligrosos, se animan a cruzar, y si lo que ven es un pasillo con niños más pequeñitos, seguramente lo atravesarían aunque solo sea por 20 céntimos ya que los niños más pequeños son muy poca resistencia. Este último caso sería el de aplicar un voltaje pequeño (unos pocos voltios) en un cable de buena calidad (buen conductor).
Otro factor que tanto los niños como las cargas eléctricas consideran antes de viajar a través de un pasillo o cable, es si los elementos que conforman el mismo están ordenados o no. Si los estudiantes se ordenan en filas perfectas, será más fácil para los niños viajar a través de ellos, es decir, encuentran menos resistencia. Pero si los estudiantes están desordenados, tirados en el suelo, apoyados contra las paredes, y hasta moviéndose, el pasillo será más difícil de atravesar.
Si los átomos de cobre están todos ordenados (cable de buena calidad) las cargas circulan más fácilmente sin calentarlo, o sea que el cable es de poca resistencia. Pero si el los átomos están desordenados (cable de mala calidad, o de material no tan buen conductor) la corriente de cargas se dificulta con lo que menos cargas viajarán por segundo, lo que significa una corriente de menor valor causada por la alta resistencia del cable.
Aunque ya la hemos mencionado, la temperatura también es un factor muy importante que afecta a la intensidad de corriente. Si el aire acondicionado del edificio no funciona y es verano los estudiantes seguramente tolerarán menos tener que hacer fila y ser empujados por niños corriendo, que si es invierno o el aire acondicionado está en marcha. Seguramente se enfadarán más fácilmente cuando hace calor que cuando hace frío y no les importe estar apretados en un pasillo.
Cuando la temperatura del pasillo o la del cable aumenta la resistencia también lo hace. En lugar de tener que ofrecer a los niños una bicicleta para que se rompa la fila de estudiantes, a lo mejor si hace mucho calor, necesitamos afrecerles un viaje a Port aventura para motivarlos.
Hasta ahora nuestro experimento nos permite entender la relación entre las tres variables: el voltaje (premio o motivación), la intensidad de corriente (cantidad de cargas que circulan por segundo), y la resistencia. Tal relación puede ser escrita así:
I = V/R ó I = T / R.
Donde podemos observar que si aumentamos el voltaje (motivación), la corriente aumenta, y cuanto mayor es la resistencia ofrecida por el circuito menor es la corriente. Esta ecuación fue enunciada por George Ohm y por eso se conoce como la Ley de Ohm.
